【齿轮四杆机构在YB48硬盒包装机内框纸传送装置中的应用】塑料齿轮用什么润滑油

　　摘要： 应用于中速和高速包装机的槽轮等间歇机构在超高速度下冲击、震动和噪声状况会变得更加严重，在YB48超高速硬盒包装机内框纸传送装置上已不能适用。故在YB48超高速包装机内框纸传送装置上采用了齿轮四杆机构，可实现动作输出件动停衔接平稳，加速度和跃度曲线连续平滑，满足连续传送要求的同时大大提高了内框纸输送部件在超高速下的高效性和稳定性。
　　Abstract： The traditional index mechanism， such as Geneva mechanism， could not be applied in the inner-frame unit of YB48 hinge-lid packer，which work efficiently in midle and high operating speed packer，due to a sharp raise in shock，vibration and noise under super high operating speed condition. The gear-linkage mechanism is adopted in YB48 hinge-lid packer to solve the problem mentioned above，which discharge effective movement， move stably and stop smothly that give a continuous acceleration and jerk diagram. The gear-linkage mechanism ensure high efficiency and stability to the inner-frame unit of YB48 hinge-lid packer operating with super high speed， meanwhile meet the needs of transporting inner-frame continuously.
　　关键词： 齿轮四杆机构；内框纸装置；间歇运动；YB48硬盒包装机
　　Key words： gear-linkage mechanism；the inner-frame unit；YB48 hinge-lid packer；intermittent movement
　　中图分类号：TH13 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）34-0034-02
　　0 引言
　　在中速和高速香烟包装机中，其铝箔纸供料装置传动一般采用间歇运动方式，利用槽轮或凸轮机构实现间歇运动的输出。最新的YB48硬盒超高速包装机整体设计思路为双通道设计，主体传动仍采用了成本较低的间歇运动方式，但出于结构上的考虑，其内框纸部件为单通道，其速度为整机传动速度的两倍。若仍完全采用传统间歇机构运动，冲击、震动和噪声状况会明显恶化。为适应运转高速度，YB48内框纸部件传动采用了连续运转方式。但在内框纸部件将裁好的单张内框纸送入往复模盒时，为与往复模盒相配合，在内框纸高速输送的同时，必须有短暂的停送时间以供往复模盒将内框纸带走。这就需要设计一种稳定机构满足在连续运转的同时动作输出件动停平稳，冲击和震动小。本文所述齿轮四杆输出机构连续运转，其动作输出也是连续的，动作输出件的加速度和跃度变化平稳，没有明显的拐点，可实现分段间歇式的内框纸输送，在输送行程的末段接小幅回程，可使接送内框纸的动作平稳、无冲击，且保证了输送内框纸的高速连续性。
　　1 工作原理
　　内框纸装置是硬盒包装机的内框喂料部分，包括两个内框纸盘卷输送装置、换卷装置、内框纸切割部件、加速部件及纵向输送部件。工作时，由内框纸切割部件的传动辊拉动内框纸材料，内框纸经由盘卷输送装置进入换卷装置，内框纸盘卷切换时可进行内框纸不停机拼接，内框纸进入切割装置后，切割辊连续匀速旋转，将内框纸材料切割为单张的内框纸继续向前传输，经加速部件将多张内框纸间距拉开，依次进入纵向输送部件。纵向输送部件的动力来自于同步带轮，其带动的同步带上设置有若干推手，推手之间的间距略大于单张铝箔纸的长度。当同步带轮正向转动时，每个推手各推送一张内框纸向烟支轨道方向行进。
　　同步带轮动力来自于齿轮四杆机构，齿轮四杆机构带动同步带轮做平滑的间歇式转动，将同步带向前移动一定距离，推手带动内框纸到达位置后，带轮稍反转，将同步带向后移动一小段行程，因推手之间的间距略大于内框纸长度，推手的回退不会带动内框纸，而使其位置发生变化，此时往复模盒移动带走处于静止状态的内框纸，然后带轮再次正转使同步带向前，输送下张内框纸。
　　齿轮四杆机构由两部分组成，其一为曲柄四杆机构，其二为三个齿轮组成的齿轮组，三个齿轮的中心分别位于曲柄四杆机构的节点上，如图2所示，其中齿轮1与曲柄固定连接在一起，与其啮合的齿轮2在连杆节点处形成转动副，齿轮3在摆杆旋转中心处也形成转动副。
　　2 运动分析
　　同步带轮的转动可视为两部分运动的叠加，其一为齿轮Z1经由齿轮Z2传递到齿轮Z3的纯齿轮传动，其二为齿轮Z2绕齿轮Z3中心摆动所致齿轮Z3的转动。两部分运动的动力均来源于曲柄的旋转。
　　当曲柄轴以角速度W1持续旋转时，齿轮Z1亦绕曲柄轴转动，但齿轮Z1旋转中心与曲柄轴中心不重合，这就使得齿轮Z1与齿轮Z2啮合点处的线速度作规律变化，经计算可得：
　　W3=Z2W1（l2+R■■-e2）/2R1R2Z3（1）
　　其中：Z2、Z3为齿数；l为曲柄轴距齿轮Z1和Z2啮合点距离，此值为W1的函数，可通过几何关系算出；R1、R2分别为齿轮Z1、Z2的节圆半径；e为曲柄轴距齿轮Z1的中心距。 　　曲柄1运动同时驱动摆杆4，在此作用下，摆杆4与连杆3节点处的齿轮2绕齿轮3做转动，转动角速度与摆杆4角速度一致。经计算推导可得：[1]
　　W4=W1[sin？兹-L3sin（？兹-？渍）]/■-L3sin（？兹-？渍）]（2）
　　其中：L1为曲柄长度，曲柄轴中心距齿轮Z1的中心距；L3为摆杆长度；？兹为曲柄与坐标轴的夹角；？渍为摆杆与坐标轴的夹角。
　　齿轮3的转动角速度W由W3和W4叠加得出，即：W=W3+W4。因为两种运动的叠加作用，由机构参数决定的齿轮3的转动可呈现多种规律，为满足YB48硬盒包装机内框纸输送提供了可行性。
　　3 方案实施
　　YB48硬盒包装机双导轨间距为106mm，内框纸输送轮为同步带轮，受与其相配的同步带标准规格所限，设定同步带一次向前输送距离为105mm，完成后向后移动2mm。根据上述设计边界，结合四杆机构的运动分析，利用Pro/E设计模块得到齿轮四杆机构的具体参数，并在Pro/E环境中实现，如图3所示。
　　齿轮轴与齿轮旋转中心偏置设计，形成齿轮曲柄1，连杆3两端分别与齿轮2和齿轮5铰接，以保证两齿轮啮合，而摆杆4两端分别与齿轮5和齿轮6铰接，可保证两齿轮啮合。工作时，曲柄旋转带动齿轮2绕曲柄中心做旋转运动，齿轮传动带动齿轮6转动；同时由四杆传动使摆杆摆动，带动齿轮5绕齿轮6中心转动，亦将运动传递给齿轮6。
　　因内框纸部件和整机的速度比例为2：1，整机运转一周对应内框纸完成两张内框纸的输送。对此齿轮四杆机构进行具体相位分析，如图4所示。
　　从4°至134°，W3和W4合成的W值逐渐由零变为正值，再回归为零，从而驱动内框纸推手向前运动105mm，将第一张内框纸运送到外轨道，从134°至184°，W3和W4合成的W值逐渐由零变为负值，再回归为零，从而使内框纸推手后退2mm。自184°至314°，W值再由零逐渐变化为正值并回复为零，从而驱动内框纸推手再向前运动105mm，将位于外轨道上的第一张内框纸输送至内轨道，同时输送第二张内框纸至外轨道就位，自314°至364°，W值再次由零变至复职并回复为零，内框纸推手后退2mm。完成一个工作周期，为往复模盒顺利带走两张内框纸做好空间和时间上的准备。由此可见，齿轮四杆复合机构完全能够满足内框纸部件工作要求。
　　4 结论
　　齿轮机构和四杆机构组合而成的齿轮四杆机构可以实现运行平稳的间歇传送运动，动作输出件的加速度和跃度变化平滑，没有明显拐点，能满足YB48硬盒包装机内框纸传送装置的工作需求。且其结构简单，执行效率较高。通过配置不同的参数，还可适当调节同步传送带正向和反向输送的相位和时限，为满足不同工况提供可能。
　　参考文献：
　　[1]成大先主编.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社， 2009.
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